הצירוף התקני הוא בעל חיים בלבד, ואילו הצירוף "בעל חי" נחשב שיבוש.
מבחינה מילולית בעל חיים הוא 'מי שיש לו חיים'. מקור הצירוף בספרות חז"ל, והוא מציין יצור חי שאיננו אדם, כגון בצירוף הידוע 'צער בעלי חיים'.
שם התואר חַי לבדו משמש גם הוא לציון יצורים חיים – אך בעיקר כשם עצם קיבוצי, שם כולל לבעלי החיים: 'עולם החי', 'החי והצומח'.
השיבוש "בעל חי" ותיק למדי בלשוננו, והוא מתועד כבר בחיבורים מימי הביניים – כנראה למן המאה השש עשרה. ייתכן שהורתו בהכלאה של המונחים הקרובים 'חי' ו'בעל חיים' – כמו שקרה בצירופים "בעל קורא" (במקום 'קורא' או 'בעל קריאה') ו"בעל המחבר" (במקום 'המחבר' או 'בעל החיבור') האופייניים לעברית האשכנזית. אפשרות אחרת היא שמדובר בגזירה לאחור מצורת הריבוי 'בעלי חיים'. על פי השערה זו 'בעלי חיים' נתפס בטעות כריבוי של "בעל חי", כמו ש'בעלי בתים' הוא ריבוי של 'בעל בית', ו'בתי מדרשות' – ריבוי של 'בית מדרש'.